Analyse en ligne de composés azotés dans les Matrices d'hydrocarbures complexes

L’objectif général de cette expérience est de détecter et de quantifier les composés azotés dans une matrice complexe d’hydrocarbures. Cette méthode répond à des questions dans le domaine du génie chimique et de l’industrie pétrochimique, telles qu’une analyse complète du flux d’effluents d’un vapocraqueur ou d’autres flux pétrochimiques. Le principal avantage de cette technique est qu’elle est exhaustive et quantitative.

Les implications de cette technique s’étendent au spectre de détection des produits de suivi de la vapeur, car elle fournit une analyse quantitative fiable des composés contenant de l’azote dans le flux d’effluents du réacteur. Cette méthode donne un aperçu de la chimie des hydrocarbures contenant de l’azote, mais elle peut également être appliquée à d’autres processus, tels que la paralysie rapide de la biomasse. En général, les chercheurs qui découvrent cette méthode seront confrontés à des défis liés à l’échantillonnage à haute température.

Pour commencer cette procédure, pesez deux flacons en verre à l’aide d’une balance analytique et notez les valeurs mesurées. Ajoutez environ 25 milligrammes de l’étalon interne, la 2-chloropyridine, dans le premier flacon. Ensuite, tarez la balance avec le premier flacon et ajoutez environ 1 100 milligrammes d’un échantillon d’huile de schiste.

Secouez doucement le flacon pour mélanger le mélange. Placez le deuxième flacon sur la balance et tarez la balance. Transférez environ 25 milligrammes du mélange préparé dans le deuxième flacon, puis ajoutez environ 450 milligrammes de l’échantillon original d’huile de schiste.

Effectuez l’analyse GC-NCD bidimensionnelle à l’aide d’un instrument GC bidimensionnel équipé d’un modulateur cryogénique de dioxyde de carbone liquide à deux étages. Tout d’abord, connectez directement la colonne PONA non polaire de première dimension à la colonne BPX50 mi-polaire de deuxième dimension. Appliquez les conditions de fonctionnement bidimensionnelles optimisées pour la détection des composés contenant de l’azote dans le pétrole de schiste en définissant les paramètres dans le logiciel.

Pour le NCD, réglez les débits à cinq et 11 millilitres par minute pour l’hydrogène et l’oxygène respectivement, tout en maintenant la température du brûleur à 925 degrés Celsius sur le double contrôleur plasma du détecteur. Ensuite, injectez l’échantillon à l’aide de l’échantillonneur automatique en démarrant l’analyse via le logiciel. Au cours de l’expérience d’analyse en ligne, nourrissez l’heptane et l’eau à l’aide d’une pompe rotative contrôlée par ordinateur en réglant le débit à l’aide de l’automate programmable (PLC) et introduisez de la pyridine dans la section de convection du réacteur en réglant manuellement la vitesse de la pompe à piston.

Avant la section de réaction du four, évaporez et mélangez la matière première dans deux zones chauffées séparément et maintenues à la température de 500 degrés Celsius. Maintenant, imposez un profil de température au réacteur en acier allié de 12,4 mètres de long et de 9 millimètres de diamètre interne en réglant les températures dans les cinq zones chauffées à l’aide de l’API. Ajoutez ensuite de l’azote liquide à l’intérieur du four GC pour abaisser la température à moins 40 degrés Celsius.

Pour le NDC, réglez manuellement les débits à 5 et 11 millilitres par minute pour l’hydrogène et l’oxygène respectivement, tout en maintenant la température du brûleur à 925 degrés Celsius. Ensuite, échantillonnez l’effluent de l’usine pilote sur une ligne entre 400 et 500 degrés Celsius en tournant d’abord la vanne pneumatique à six voies à six voies en position de purge à l’aide de l’API et en rinçant la boucle d’échantillonnage pendant au moins deux minutes. Ensuite, tournez la vanne pneumatique à six voies à six voies en position d’injection à l’aide de l’API.

Pour la préparation d’étalons internes, dissoudre deux chloropyradine dans du n hexane et mélanger manuellement le mélange. Ajouter l’étalon interne en continu en pompant le mélange préparé à travers une conduite de transfert capillaire qui est positionnée au centre du flux de produit avant le système d’échantillonnage. Le chromatocgramme obtenu à l’aide de la GC-NCD bidimensionnelle hors ligne pour la caractérisation des composés contenant de l’azote dans l’huile de schiste est présenté ici.

Plusieurs composés ont été identifiés et leurs concentrations ont été déterminées. L’échantillon analysé contenait 4,21 % en poids de composés contenant de l’azote, appartenant principalement à la classe des pyridines. L’analyse en ligne bidimensionnelle GC tof MS de l’affluent du réacteur pendant la pirolyse d’un mélange de pyridine heptane a été utilisée pour identifier les produits de réaction et établir les temps de rétention du composé dans les conditions chromatographiques sélectionnées.

L’analyse FID GC bidimensionnelle a été utilisée pour déterminer la composition de l’affluent du réacteur tout en utilisant de la vapeur comme diluant. Les concentrations de produits obtenues sont indiquées ici. La méthode GC-NCD bidimensionnelle en ligne a été testée dans des conditions choisies pour éviter la décomposition de la pyridine, et la concentration de pyridine de 819 parties par million de poids a été mesurée à l’aide de la réponse du détecteur obtenue et de la concentration étalon interne connue.

L’erreur relative de la mesure était inférieure à trois pour cent. Les chromatogrammes bidimensionnels FID et GC NCD d’une expérience de vapocraquage à l’heptane avec de la pyridine sont présentés ici. Plusieurs composés contenant de l’azote ont été détectés et la concentration d’azote et l’affluent de la réaction ont été déterminés à 124,5 parties par million de poids, ce qui correspond à une récupération d’azote de 98,5 %.

Une fois maîtrisée, cette technique peut générer des résultats précis, même pour des concentrations traces de composants contenant de l’azote. Lors de cette procédure, il est important de ne pas oublier d’ajouter une quantité d’étalons internes qui donnera une concentration similaire à la concentration des produits détectables. Après sa mise au point, cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de la cinétique chimique de la paralysie des hydrocarbures contenant de l’azote.

Et ce avec une précision nettement supérieure. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’empêcher la discrimination des composés à point d’ébullition élevé lors de l’échantillonnage en ligne. Le pouvoir de séparation élevé d’un GC bidimensionnel combiné à un détecteur très sensible et sélectif nous permet d’aller bien au-delà de l’état de l’art, et il fournit des résultats quantifiables, précis et reproductibles.

N’oubliez pas que travailler avec des composés contenant de l’azote peut être extrêmement dangereux. Les solutions et les échantillons doivent être préparés dans un endroit ventilé.